2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Общая_микробиология_Иллюстрированное_учебное_пособие_Н_В_Литусов
.pdf161
11. Кислотоустойчивые бактерии окрашивают с помощью: - метода Грама + метода Циля-Нельсена
-метода Ожешко
-метода Бури-Гинса
-раствора Люголя
Примечание: знаком + отмечены правильные ответы.
162
6. Строение и репродукция вирусов
6.1. Форма и размеры вирусов
Вирусы - это мельчайшие формы жизни, не имеющие клеточного строения. Вирусы образуют отдельное царство (Vira). От других микробов вирусы отличаются характерными для них уникальными свойствами.
1. Ультрамикроскопические размеры вирусов. Вирусы измеряются в нанометрах (1 мм = 1000 мкм, 1 мкм = 1000 нм). По размерам вирусы подразделяются на мелкие (например, вирус полиомиелита) - размер вирусных частиц 10-25 нм, средние (например, вирусы гриппа) - размер вирионов составляет 100-120 нм, крупные (например, вирус натуральной оспы) - размер вирусных частиц около 350 нм (рисунок 6.1).
Рисунок 6.1 – Сравнительная характеристика размеров клеток и вирусных частиц.
2.Наличие только одного типа нуклеиновой кислоты - ДНК или РНК. По этому признаку все вирусы разделены на два класса - ДНК-содержащие вирусы и РНК-содержащие вирусы.
3.Облигатный внутриклеточный паразитизм. Вирусы способны реплицироваться (размножаться) только внутри живых клеток, так как у них отсутствуют собственные системы, синтезирующие белок и генерирующие энергию.
4.Простое строение вириона (вирусной частицы). Вирион состоит из генома (ДНК или РНК), покрытого одной (капсидом) или двумя (капсидом и суперкапсидом) оболочками. У вирусов отсутствуют такие клеточные элементы как цитоплазма, клеточные мембраны, рибосомы и др.
5.Дизъюнктивной (разобщенной) способ репродукции внутри клетки. При репродукции вирусов в разных частях инфицированной клетки синтезируются
Рекомендовано к изучению разделом по микробиологии сайта https://meduniver.com/
163
нуклеиновые кислоты и белки, которые затем объединяются в дочерние вирусные частицы. Синтез компонентов вирусных частиц происходит либо в цитоплазме, либо в цитоплазме и ядре клетки.
Морфологию и структуру вирусов изучают в основном с помощью электронной микроскопии. Препараты для электронной микроскопии готовят специальными методами:
-методом напыления (на подложку из чистого углерода или коллодия наносят вируссодержащий материал, лиофильно высушивают и напыляют тяжелые металлы - в частности, палладий);
-методом реплик (вируссодержащий материал заливают тонким слоем пластмассы и микроскопируют);
-методом негативного контрастирования (вируссодержащий материал помещают на подложку, добавляют раствор уранилацетата, который попадает во все углубления вириона и создает для электронов непроницаемый фон).
Размеры вирионов определяют с помощью ультрафильтрации через фильтры
сизвестным диаметром пор в нм или методом ультрацентрифугирования. Крупные вирионы можно увидеть в световом микроскопе в виде мелких внутриклеточных образований - включений (например, тельца Пашена при оспе, тельца БабешаНегри при бешенстве).
Вирусная частица называется вирионом. Выделяют следующие формы
вирионов:
-палочковидная форма (рисунок 6.2) характерна для вируса табачной мозаики;
-пулевидная форма (рисунок 6.3) присуща вирусу бешенства;
-сферическая форма (рисунок 6.4) отмечается у многих вирусов, в частности у герпесвирусов, вируса иммунодефицита человека;
-нитевидная форма (рисунок 6.5) наблюдается у филовирусов;
-овальная форма (рисунок 6.6) характерна для вируса натуральной оспы;
-сперматозоидная форма (рисунок 6.7) отмечается у большинства вирусов бактерий (бактериофагов).
а
б б
Рисунок 6.2 - Палочковидная форма вирионов. Компьютерная окраска (а) и электронная микроскопия (б).
164
а
б б
Рисунок 6.3 - Пулевидная форма вирионов. Компьютерная окраска (а) и электронная микроскопия (б).
Рисунок 6.4 - Сферическая форма вирионов. Электронная микроскопия.
а б Рисунок 6.5 - Нитевидная форма вирионов. Компьютерная окраска (а) и
электронная микроскопия (б).
Рекомендовано к изучению разделом по микробиологии сайта https://meduniver.com/
165
а
б б
Рисунок 6.6 - Овальная форма вириона вируса натуральной оспы. Компьютерная окраска (а) и электронная микроскопия (б).
Рисунок 6.7 - Сперматозоидная форма вирионов. Электронная микроскопия бактериофагов.
6.2. Структура вирусов
По своей структуре вирусы представляют собой геометрически правильные образования, состоящие из центральной части (генома) и одной или двух оболочек.
Взависимости от количества оболочек вирусы подразделяются на 2 типа:
-простые вирусы (просто устроенные, безоболочечные, “голые”), состоящие из нуклеиновой кислоты и одной белковой оболочки - капсида;
-сложные вирусы (сложно устроенные, оболочечные, “одетые”), содержащие кроме нуклеиновой кислоты и капсида внешнюю липопротеиновую оболочку (суперкапсид).
Сравнительное схематическое изображение простого и сложного вирусов представлено на рисунках 6.8 и 6.9.
166
Нуклеиновая
кислота
Капсид
Рисунок 6.8 - Схематическое изображение простого (безоболочечного) вируса.
Суперкапсид
Нуклеиновая |
|
кислота |
Капсид |
|
Рисунок 6.9 - Схематическое изображение сложного (оболочечного) вируса.
В центре вириона располагается нуклеиновая кислота (вирусный геном).
Снаружи нуклеиновая кислота покрыта белковой оболочкой - капсидом (лат. capsa
– футляр, коробка). Капсид как чехлом окружает вирусную нуклеиновую кислоту. Вирусный геном и капсид вместе образуют нуклеокапсид. Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц - капсомеров. Простые вирусы могут быть как РНК-содержащими, так и ДНК-содержащими (рисунок 6.10).
а б Рисунок 6.10 - Просто устроенные (безоболочечные) РНК-содержащий (а) и ДНК-
содержащий (б) вирусы.
Каждый капсомер построен из одной или нескольких гомологичных или
Рекомендовано к изучению разделом по микробиологии сайта https://meduniver.com/
167
гетерологичных полипептидных цепей, которые соединены друг с другом дисульфидной связью. Таким образом, каждый капсомер может быть мономерным (содержать один полипептид) либо полимерным (включать несколько полипептидов). Например, у вируса табачной мозаики 2130 одинаковых капсомеров.
У сложных вирусов наряду с капсидом имеется дополнительная оболочка - суперкапсид (пеплос, покрывало). Суперкапсид состоит из двойного слоя липидов и специфических вирусных белков. Суперкапсидная оболочка вируса является модифицированной цитоплазматической мембраной клетки, в которой репродуцировался данный вирус. Модификация происходит путем встраивания вирусных белков в участки цитоплазматической мембраны инфицированной клетки. Сложные вирусы также могут быть как РНК-содержащими, так и ДНКсодержащими (рисунок 6.11).
а б Рисунок 6.11 - Сложно устроенные (оболочечные) ДНК-содержащий вирус герпеса
(а) и РНК-содержащий вирус гриппа (б).
На поверхности некоторых оболочечных вирусов располагаются шипы или шипики (пепломеры, суперкапсидные белки) - это липопротеиновые или гликопротеиновые выступы. Например, у вируса гриппа имеется два типа шипов: гемагглютинин и нейраминидаза. Шипы выполняют функцию взаимодействия вирусных частиц с чувствительными клетками. Если удалить шипы детергентом, то вирус полностью теряет инфекционную активность. В электронном микроскопе шипы выглядят в виде отростков разной формы (рисунок 6.12).
Рисунок 6.12 - Электронная микрофотография вируса гриппа типа А.
168
Суперкапсид и капсид выполняют функции защиты генома от воздействия повреждающих факторов внешней среды, обусловливают взаимодействие вирусов с восприимчивой клеткой и проникновение вирусного генома в ее цитоплазму, а также определяют антигенные, иммуногенные и многие другие свойства (гемагглютинацию, гемадсорбцию, слияние клеток и др.).
У некоторых сложных вирусов между суперкапсидом и капсидом расположен слой белка, который называется матриксом (мембранный, матриксный белок, М- белок, внутренняя белковая мембрана). Этот белок способствует взаимодействию суперкапсида с нуклеокапсидом (рисунок 6.13).
Суперкапсид |
Нуклеокапсид |
|
Матриксный
белок
Рисунок 6.13 - Матриксный белок вирусов.
Нуклеокапсид у оболочечных вирусов часто обозначают термином “сердце-
вина” (cor).
6.3. Типы симметрии вирусов
Капсомеры капсида состоят из одной или нескольких молекул белка, соединенных друг с другом и уложенных вокруг нуклеиновой кислоты в определенном порядке. В результате этого образуются симметричные структуры. Способ укладки капсомеров и форма образующихся структур определяют тип симметрии вириона. Различают три типа симметрии вирионов: спиральный, кубический и смешанный.
I группа - вирусы, имеющие спиральный тип симметрии. Этот тип симметрии характерен для вирусов, у которых капсомеры соединяются с геномом и образуют спиралевидную или винтообразную структуру (например, у вируса табачной мозаики). Капсомеры таких вирусов уложены в спирали одинакового диаметра. Витки спирали тесно прилегают друг к другу. Спиральный тип симметрии характерен для палочковидной, пулевидной или нитевидной форм вирусов (рисунок 6.14).
Рекомендовано к изучению разделом по микробиологии сайта https://meduniver.com/
169
Нуклеиновая кислота 
Капсомеры
Рисунок 6.14 - Модель вируса со спиральным типом симметрии.
II группа - вирусы, имеющие кубический тип симметрии. При кубическом типе симметрии капсомеры уложены вокруг нуклеиновой кислоты в виде правильного многогранника: додекаэдра (12 граней) и икосаэдра (20 граней) (рисунок 6.15).
а б Рисунок 6.15 - Правильные многогранники: додекаэдр (а) и икосаэдр (б).
Вирусы, имеющие кубический тип симметрии, принимают сферическую форму (рисунок 6.16).
Капсомеры
Нуклеиновая кислота
Рисунок 6.16 - Модель вируса с кубическим типом симметрии.
Такой тип симметрии имеют вирусы герпеса, полиомиелита и многие другие.
III группа - вирусы, имеющие комбинированный (смешанный, сложный)
тип симметрии. Такой тип симметрии характерен для вирусов бактерий (бактериофагов), имеющих вид сперматозоида. При этом головка бактериофага имеет форму многогранника с кубическим типом симметрии, а хвостовой отросток
– цилиндрическую форму со спиральным типом симметрии (рисунок 6.17).
170
Нуклеиновая кислота
Капсомеры
Рисунок 6.17 - Модель бактериофага с комбинированным типом симметрии.
Тип симметрии определяется только нуклеокапсидом, суперкапсид при этом не учитывается. Например, вирус гриппа снаружи выглядит как сферическая структура, хотя нуклеокапсид состоит из 8 фрагментов, каждый из которых имеет спиральный тип симметрии (рисунки 6.18).
Гемагглютинин
Нейраминидаза
Суперкапсид
Нуклеокапсид
Рисунок 6.18 - Схематическое изображение вириона вируса гриппа с фрагментированным геномом.
Подобное строение можно наблюдать у других вирусов (рисунки 6.19 и 6.20).
Нуклеиновая кислота
Капсид
Суперкапсид
Рисунок 6.19 - Строение оболочечного вириона с икосаэдрическим нуклеокапсидом.
Рекомендовано к изучению разделом по микробиологии сайта https://meduniver.com/